DE102005023623A1 - Arrangement with hermetically sealed separator as for magnetic couplings divides two spaces having different pressures or media and has surface structure to reduce eddy currents - Google Patents

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Abstract

An arrangement with a hermetically sealed separator (205) comprises inner and outer surfaces separating two spaces (209,210) having different pressures or media. The separator between magnetic components lies partly in both spaces and at least one surface has a structure (207,208) to reduce eddy currents.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trennhülse nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs. Trennhülsen der hier betrachteten Art werden verwendet, um Räume hermetisch voneinander zu trennen, in denen unterschiedliche Medien und/oder unterschiedliche Drücke vorliegen. Beispielsweise finden sie Verwendung in Magnetkupplungen, beispielsweise in Vakuumpumpen. Solche Magnetkupplungen erlauben es, den Pumpeninnraum, in dem sich beispielsweise Öl zum Dichten und Schmieren befindet, vom Antrieb zu trennen. Damit wird es möglich, die Pumpen auch dort einzusetzen, wo Kontamination mit Ölresten vermieden werden muss.The The invention relates to a separating sleeve according to the preamble of the first claim. Separating sleeves of Types considered here are used to make spaces hermetically different from one another separate, where different media and / or different pressures are present. For example, they find use in magnetic clutches, for example in vacuum pumps. Such magnetic couplings allow the pump interior, in which, for example, oil for Dense and lubricating is to disconnect from the drive. This will be it is possible to use the pumps also where contamination with oil residues must be avoided.

Im Stand der Technik sind die beiden im folgenden beschriebenen Herstellungsvarianten für solche Trennhülsen bekannt.in the State of the art are the two manufacturing variants described below for such isolating sleeves known.

Die US 4,369,849 schlägt vor, die Trennhülse aus einer Vielzahl axial gestapelter Ringscheiben aufzubauen. Nachteilig an dieser Lösung ist die große radiale Ausdehung dieser Ringscheiben. Denkt man daran, die Trennhülse in einem Motor einzusetzen, verursacht die große radiale Ausdehung einen großen Luftspalt des Motors. Damit nimmt im Falle eines Asynchronmotors der benötigte Motorstrom zu und der Wirkungsgrad sinkt. Im Falle eines Gleichstrommotors muss mehr Magnetmaterial eingesetzt werden. Weiterhin ist nachteilig an dieser Lösung, dass die Hülse nicht von vornherein dicht ist, sondern Dichtungen zwischen den einzelnen Ringscheiben vorgesehen werden müssen. Dies erhöht die Gefahr von Lecks. Insgesamt sind viele Bauteile notwendig, die präzise montiert werden müssen, so dass die Lösung teuer wird.The US 4,369,849 proposes to build the separating sleeve from a plurality of axially stacked annular discs. A disadvantage of this solution is the large radial extent of these washers. If one thinks of using the separating sleeve in a motor, the large radial expansion causes a large air gap of the engine. Thus, in the case of an asynchronous motor, the required motor current increases and the efficiency drops. In the case of a DC motor, more magnet material must be used. Another disadvantage of this solution that the sleeve is not tight from the outset, but seals must be provided between the individual discs. This increases the risk of leaks. Overall, many components are needed, which must be mounted precisely, so that the solution is expensive.

Die DE 103 22 465 schlägt vor, die Trennhülse in Wickeltechnik herzustellen, wobei sie der Abschnitt eines mehrlagigen, faserverstärkten Rohres ist. Die dabei verwendeten Materialien sind teuer und auch in dieser Lösung muss für die Dichtheit gesorgt werden, beispielsweise über Verkleben des gewickelten Materials. Diese Art Dichtung besitzt immer die Gefahr von Lecks.The DE 103 22 465 proposes to make the separating sleeve in winding technique, which is the section of a multi-layer, fiber-reinforced tube. The materials used are expensive and also in this solution must be provided for the tightness, for example, via bonding of the wound material. This type of seal always has the risk of leaks.

Die im Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungen sind zusammengefasst aufwändig, teuer und bieten Gefahren in Bezug auf Lecks, da keine durchgehenden Materialstücke vorhanden sind, bzw. die Trennhülsen aus einer Vielzahl von Teilen bestehen.The Solutions proposed in the prior art are summarized consuming, expensive and offer hazards in terms of leaks, as there are no continuous material pieces are present, or the separating sleeves consist of a variety of parts.

Aufgabe ist es daher, eine hermetisch dichte Spalthülse zu entwickeln, die aus preiswertem Material herstellbar ist und die weiteren Nachteile des Standes der Technik vermeidet.task It is therefore, to develop a hermetically sealed split sleeve, which inexpensive material can be produced and the other disadvantages of the prior art avoids.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei der Anordnung mit einer hermetisch dichten Trennhülse mindestens eine der Oberflächen der Trennhülse eine die Ausbildung von Wirbelströmen reduzierende Gestalt besitzt.These Task is inventively characterized solved, that in the arrangement with a hermetically sealed separating sleeve at least one of the surfaces the separating sleeve has the formation of eddy currents reducing shape.

Da die Gestalt wenigstens einer der Oberflächen geeignet ist, die Ausbildung von Wirbelströmen zu reduzieren, wird die auftretende Verlustwärme deutlich herabgesetzt. Daher ist es möglich, kostengünstigere Materialien einzusetzen, insbesondere Metalle.There the shape of at least one of the surfaces is suitable, the training of eddy currents too reduce the occurring heat loss is significantly reduced. Therefore, it is possible cost-effective Use materials, especially metals.

In einer ersten Weiterbildung der Erfindung wird die Struktur auf der Oberfläche durch eine Unterteilung in axiale Flächenabschnitte erreicht. Solche Unterteilung können beispielsweise durch Drehen und Fräsen der Oberfläche leicht hergestellt werden.In A first development of the invention, the structure of the surface achieved by a division into axial surface sections. Such subdivision can for example, by turning and milling the surface easily getting produced.

In einer nächsten Weiterbildung ist die Hülse über mehrere axiale Flächenabschnitte hinweg einstückig ausgebildet. Hierdurch werden Trennflächen zwischen Hülsenabschnitten wie beispielsweise im Stand der Technik US 4,369,849 vermieden. Es wird daher einfacher, eine hohe Dichtheit zu erreichen. Außerdem wird die mechanische Stabilität erhöht.In a next development, the sleeve is integrally formed over a plurality of axial surface portions. As a result, parting surfaces between sleeve sections such as in the prior art US 4,369,849 avoided. It therefore becomes easier to achieve a high tightness. In addition, the mechanical stability is increased.

In einer nächsten Weiterbildung wird die Struktur dadurch erzeugt, dass Vertiefungen mit einem dreieckigen Querschnitt eingedreht werden. Auch ein rechteckiger Querschnitt der Vertiefungen ist denkbar und führt zur Lösung. Beide Varianten sind besonders einfach herzustellen.In one next Continuing, the structure is created by making recesses be screwed with a triangular cross-section. Also a rectangular one Cross-section of the recesses is conceivable and leads to the solution. Both variants are especially easy to make.

Ein weiteren Ausführungsform ist wenigstens eine der Oberflächen der Trennhülse mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen. Kurzschlüsse zwischen verschiedenen Flächenabschnitten und eine dadurch bedingte Zunahme der Wirbelströme können so vermieden werden.One another embodiment is at least one of the surfaces the separating sleeve provided with an electrically insulating layer. Short circuits between different surface sections and a consequent increase in the eddy currents can be avoided.

Insbesondere ermöglicht die Beschichtung, die Hülse wie einen Wellschlauch zu formen und über die axiale Länge zusammenzustauchen, so dass die Flächenabschnitte aufeinander zu liegen kommen. Die Stabilität dieser Hülse wird deutlich erhöht.Especially allows the coating, the sleeve how to shape a corrugated tube and compress it over the axial length, so that the surface sections come to rest on each other. The stability of this sleeve is significantly increased.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Trennhülse an einem axialen Ende einen fest und hermetisch dicht mit ihr verbundenen Deckel auf, so dass ein Topf entsteht. Solch ein Topf kann vorteilhaft in einer Magnetkupplung eingesetzt werden.In a further embodiment has the separation sleeve at one axial end a firm and hermetically sealed to her Cover so that a pot is formed. Such a pot can be beneficial in a magnetic coupling can be used.

Besonders vorteilhaft wird solch eine Hülse in einer Vakuumpumpe zum Trennen zweier Räume eingesetzt. In einer ölgedichteten Drehschiebervakuumpumpe entsprechen diese Räume zum einen dem Pumpeninnenraum mit dem Pumpsystem und zum anderen der Pumpenumgebung.Such a sleeve is used particularly advantageously in a vacuum pump for separating two spaces. In an oil-sealed rotary vane vacuum pump, these spaces correspond to the one Pump interior with the pumping system and on the other hand the pump environment.

Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung verdeutlicht und weitere vorteilhaften Eigenschaften dargestellt werden.Based of exemplary embodiments the invention should be clarified and other advantageous properties being represented.

1: Schnitt durch eine ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpe mit erfindungsgemäß gestalteter Trennhülse. 1 : Section through an oil-sealed rotary vane vacuum pump according to the invention designed separating sleeve.

2: Detailanblick durch den Schnitt der Trennhülse. 2 : Detail sight through the cut of the separating sleeve.

3: a) Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Trennhülse und b) weitere, daraus abgeleitete Form der Trennhülse. 3 : a) section through an embodiment of the separating sleeve and b) further, derived therefrom form the separating sleeve.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 1 zeigt den Schnitt durch eine ölgedichtete Drehschiebervakuumpumpe 1 mit einem Gehäuse 2. Dieses weist einen Gaseinlass 3 und einen Gasauslass 4 auf. Innerhalb des Gehäuses ist ein Pumpsystem 5 angeordnet, welches mit Gaseinlass und Gasauslass in Verbindung steht. Im Pumpsystem befindet sich ein Schöpraum 15 den ein Drehschieber 7 begrenzt und der von einer exzentrisch angeordneten Welle 12 in Drehung versetzt wird. Die Welle ist in Lagern 13 gelagert. Das Pumpsystem ist von Öl 9 umgeben, welches sowohl dichtende als auch schmierende Funktion besitzt. Das Öl wird von einer Ölpumpe 6 zu den Lagern gefördert. Die Ölpumpe steuert außerdem das Hochvakuumsicherheitsventil 20 an, welches zwischen Gaseinlass und Schöpfraum angeordnet ist. Auf der Welle 12 sind Magnete 14 angebracht, die zusammen mit den elektrischen Spulen 10 den Antrieb bilden. Der Antrieb wird durch die an der Pumpe angebrachten Elektronik 8 angesteuert. Zwischen den elektrischen Spulen und der Welle 12 ist eine Trennhülse 16 vorgesehen, die erfindungsgemäß eine Oberfläche hat, welche eine die Ausbildung von Wirbelströmen reduzierende Gestalt besitzt. Diese Trennhülse ist einstückig ausgeführt, so dass sie hermetisch dicht ist. Natürlich kann die Vakuumpumpe mehrere Gaseinlässe und/oder mehrere Pumpstufen besitzen. Auch muss es sich nicht zwingend um eine Drehschiebervakuumpumpe handeln. Auch andere Typen mit einer Ölschmierung, bei denen ein ölgefüllter Raum von einer Umgebung getrennt werden muss, sind für den Einsatz der Erfindung geeignet, beispielsweise Wälzkolbenpumpen.The embodiment according to 1 shows the section through an oil-sealed rotary vane vacuum pump 1 with a housing 2 , This has a gas inlet 3 and a gas outlet 4 on. Inside the housing is a pumping system 5 arranged, which is in communication with the gas inlet and gas outlet. In the pumping system is a Schöpraum 15 a rotary valve 7 limited and that of an eccentrically arranged shaft 12 is set in rotation. The shaft is in camps 13 stored. The pumping system is of oil 9 surrounded, which has both sealing and lubricating function. The oil is from an oil pump 6 promoted to the camps. The oil pump also controls the high vacuum safety valve 20 on, which is arranged between the gas inlet and the suction chamber. On the wave 12 are magnets 14 attached, which together with the electric coils 10 form the drive. The drive is driven by the electronics attached to the pump 8th driven. Between the electric coils and the shaft 12 is a separating sleeve 16 provided, which according to the invention has a surface which has a reducing the formation of eddy currents shape. This separation sleeve is made in one piece, so that it is hermetically sealed. Of course, the vacuum pump may have multiple gas inlets and / or multiple pumping stages. Nor does it necessarily have to be a rotary vane vacuum pump. Other types of oil lubrication in which an oil-filled space must be separated from an environment are suitable for use with the invention, for example, Roots pumps.

Die 2 zeigt einen Detailanblick einer erfindungsgemäßen Trennhülse im Schnitt, die im Beispiel Bestandteil einer Magnetkupplung ist. Innerhalb der Trennhülse 205 ist eine Welle 201 angeordnet, auf der Magnete 202 mit einer Länge L befestigt sind. In dieser Ausführungsform trennt die Hülse den Raum 209, der mit Öl gefüllt sein kann oder in dem gefährliche Gase befinden, vom Raum 210 und ist Bestandteil einer Magnetkupplung. Daher umgibt die Trennhülse ein Magnetträger 204, der mit einer zweiten Welle 211 verbunden ist. Der Magnetträger trägt die Magnete 203, so dass bei einer Drehung der Welle 211 die Welle 201 über die Magnetkräfte zwischen den Magneten 203 und 202 in Rotation versetzt wird. In axialer Richtung wird die Trennhülse durch einen Deckel 206 verschlossen, der mit einem Gewinde versehen und auf das ebenfalls mit einem Gewinde versehene Ende der Trennhülse geschraubt ist. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist einstückig als ein Teil der Trennhülse ausgeführt. Die Trennhülse selbst besitzt eine innere Oberfläche 208 und eine äußere Oberfläche 207. Diese ist erfindungsgemäß so gestaltet, dass Wirbelströme unterdrückt werden, die sich aufgrund der durch die Trennhülse hindurchtretenden und durch die Rotation veränderlichen Magnetfeldlinien ausbilden. Die Oberflächengestaltung geschieht hier dadurch, dass die Oberfläche in mehrere Teilabschnitte 207a, 207b, 207c, 207d und 207e zerlegt wird, welche nicht miteinander in elektrischem Kontakt stehen. Die Oberfläche lässt sich erzeugen, indem beispielsweise in eine Metalloberfläche Vertiefungen eingedreht werden. Verschiedene Geometrien der Vertiefungen sind denkbar, zum Beispiel kann der Querschnitt der Vertiefungen auch gerundet oder sägezahnartig sein.The 2 shows a detail view of a separating sleeve according to the invention in section, which is part of a magnetic coupling in the example. Inside the separating sleeve 205 is a wave 201 arranged on the magnets 202 are fastened with a length L. In this embodiment, the sleeve separates the space 209 which may be filled with oil or in which hazardous gases are from the room 210 and is part of a magnetic coupling. Therefore, the separation sleeve surrounds a magnetic carrier 204 that with a second wave 211 connected is. The magnet carrier carries the magnets 203 so that upon rotation of the shaft 211 the wave 201 about the magnetic forces between the magnets 203 and 202 is set in rotation. In the axial direction, the separating sleeve is covered by a lid 206 closed, which is threaded and screwed onto the likewise threaded end of the separating sleeve. In an advantageous development is carried out in one piece as part of the separating sleeve. The separating sleeve itself has an inner surface 208 and an outer surface 207 , This is inventively designed so that eddy currents are suppressed, which form due to passing through the separating sleeve and variable by the rotation magnetic field lines. The surface design happens here in that the surface into several sections 207a . 207b . 207c . 207d and 207e is decomposed, which are not in electrical contact with each other. The surface can be produced by, for example, depressions are made in a metal surface. Different geometries of the recesses are conceivable, for example, the cross section of the recesses may also be rounded or sawtooth-like.

Eine Ausführungsform, in der sowohl innere als auch äußere Oberfläche strukturiert sind, zeigt 3a. Die Trennhülse 305 weist hier sägezahnartig Oberflächen 307 und 308 auf. Diese Oberflächen können mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen werden. Durch Stauchung dieser Trennhülse in axialer Richtung entsteht die Ausführungsform gemäß 3b, welche eine sehr hohe mechanische Stabilität besitzt. Diese hohe Stabilität ist für den Einsatz bei Druckunterschieden, wie sie in Vakuumpumpen vorkommen, besonder gut geeignet. Diese Ausführung kann in Hochdruckumformung hergestellt werden, d.h. ein dünnwandiges Metallrohr wird in eine Form mit sägezahnartigen Vertiefungen gebracht wird und anschließend mit einem Medium gefüllt. Dieses vorzugsweise inkompressible Medium wird unter hohen Druck gesetzt, wodurch das Rohr in die Form gepresst wird. In einem weiteren Schritt wird die so entstandenen Trennhülse beschichtet und danach in axialer Richtung zusammengestaucht.An embodiment in which both inner and outer surfaces are structured shows 3a , The separating sleeve 305 here has sawtooth surfaces 307 and 308 on. These surfaces can be provided with an electrically insulating layer. By compression of this separating sleeve in the axial direction, the embodiment according to arises 3b , which has a very high mechanical stability. This high stability is particularly well suited for use with pressure differences, as they occur in vacuum pumps. This embodiment can be made in high-pressure forming, ie, a thin-walled metal tube is placed in a shape with sawtooth-like depressions and then filled with a medium. This preferably incompressible medium is placed under high pressure, whereby the tube is pressed into the mold. In a further step, the resulting separating sleeve is coated and then compressed in the axial direction.

Claims (9)

Anordnung mit einer hermetisch dichten Trennhülse (16, 205, 305), welche eine innere (208, 308) und eine äußere Oberfläche (207, 307) besitzt, zum Trennen eines ersten Raumes (209) von einem zweiten Raum (210), in denen unterschiedliche Drücke und/oder unterschiedliche Medien vorliegen, wobei die Trennhülse zwischen magnetischen Bauteilen (10, 14, 202, 203), die sich teilweise im ersten Raum und teilweise im zweiten Raum befinden, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Oberflächen (207, 208, 307, 308) eine die Ausbildung von Wirbelströmen reduzierende Gestalt besitzt.Arrangement with a hermetically sealed separating sleeve ( 16 . 205 . 305 ), which has an inner ( 208 . 308 ) and an outer surface ( 207 . 307 ), for separating a first space ( 209 ) from a second room ( 210 ), in which different pressures and / or different media are present, wherein the separating sleeve between magnetic components ( 10 . 14 . 202 . 203 ) located partly in the first room and partly in the second room, characterized in that at least one of the surfaces ( 207 . 208 . 307 . 308 ) has a shape reducing the formation of eddy currents. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Oberflächen (207, 208, 307, 308) in axiale Flächenabschnitte unterteilt ist.Arrangement according to claim 1, characterized in that at least one of the surfaces ( 207 . 208 . 307 . 308 ) is divided into axial surface sections. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennhülse (16, 205, 305) über mehrere der axialen Flächenabschnitte (207a, 207b, 207c, 207d, 207e) hinweg einstückig ausgebildet ist.Arrangement according to claim 1, characterized in that the separating sleeve ( 16 . 205 . 305 ) over a plurality of the axial surface sections ( 207a . 207b . 207c . 207d . 207e ) is integrally formed. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Oberflächen (207, 208, 307, 308) der Trennhülse (16, 205, 305) Vertiefungen mit im wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist.Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the surfaces ( 207 . 208 . 307 . 308 ) of the separating sleeve ( 16 . 205 . 305 ) Has depressions of substantially triangular cross-section. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Oberflächen (207, 208, 307, 308) der Trennhülse (16, 205, 305) Vertiefungen mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt aufweist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the surfaces ( 207 . 208 . 307 . 308 ) of the separating sleeve ( 16 . 205 . 305 ) Has depressions having a substantially rectangular cross-section. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Oberflächen (207, 208, 307, 308) der Trennhülse (16, 205, 305) mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the surfaces ( 207 . 208 . 307 . 308 ) of the separating sleeve ( 16 . 205 . 305 ) is provided with an electrically insulating layer. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennhülse (16, 205, 305) in axialer Länge zusammengestaucht ist.Arrangement according to claim 6, characterized in that the separating sleeve ( 16 . 205 . 305 ) is compressed in axial length. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennhülse (16, 205, 305) am einem axialen Ende einen fest und hermetisch dicht mit ihr verbundenen Deckel (206) aufweist, so dass ein Topf entsteht.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the separating sleeve ( 16 . 205 . 305 ) at one axial end a fixed and hermetically sealed lid ( 206 ), so that a pot is formed. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Teil einer Vakuumpumpe (1) ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it is part of a vacuum pump ( 1 ).
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